电动装载机通信串扰分析与改进_胡传荣.pdf

2 0 2 3 4第卷总第期5459第期44不受过载转矩。4结论滚塑液压油箱在加工工艺、生产成本、密封性、耐腐蚀性、油箱重量等方面显著优于金属液压油箱，目前在压路机、平地机等工程机械产品上进行应用，取得了良好的效果。但滚塑液压油箱对连接件安装力矩的要求比较严格，需要在生产、维修和保养液压系统时特别注意，对相关人员素质有更高的要求。随着滚塑材料和滚塑工艺的不断进步，滚塑液压油箱会越来越多的应用于工程机械。参考文献1 闻邦椿.机械设计手册M.北京：机械工业出版社，2010.2 王守城，段俊勇.液压元件及选用M.北京：化学工业出版社，2007.3 张照奇，王守洪，楚善昌，等.浅议挖掘机液压油箱设计J.液压气动与密封，2015（6）：6-7.通信地址：山东济宁高新区联华路 366 号崇文产业园山推工程机械股份有限公司（272000）（收稿日期：2022-11-19）电动装载机通信串扰分析与改进胡传荣，李炼炼，江晟华龙工装载机技术研究院摘要以某型电动装载机为研究对象，该车型曾多次出现通信异常、B M S 故障等问题，经深入分析，发现整车通信线路中存在信号串扰现象，且频繁发生，严重阻碍了通信链路上的设备正常工作，通过研究发现干扰源所在，提出改进措施，彻底排除了此类故障，可为电动化产品分析通信类故障提供参考。关键词：通信网络；C A N 总线；串扰；波形作者简介：胡传荣（1981），男，安徽芜湖人，工程师，研究方向：装载机电控技术。1故障现象接市场反馈，某型电动装载机应用中出现多次通信异常、BMS 故障等问题。因此，现场采集信号，研究整车CAN 网络波形。（1）整车 CAN 通道上传输的数据信号存在缺失现象，如图 1 所示。这些残缺波形不便被通信模块识别，会引起丢帧故障，触发数据中断或数据丢失，对关联器件正常运行造成阻碍。（2）整车 CAN 通道上传输的数据信号存在毛刺现125使用 维修Operation and Maintenance2 0 2 3 4图 2波形毛刺干扰故障图 1波形缺失故障象，如图 2 所示。总线中的尖锐脉冲（毛刺），会长时间频繁冲击链路上的通信模块，引发通信中断等问题。2原因分析2.1C A N 总线故障产生机理目前电动装载机普遍采用控制器局域网（CAN）作为整车网络协议，CAN 是一种平衡差分两线串型通信协议，可满足电动装载机网络高带宽的需求。当 CAN 通信出现故障时，其主要机理有以下 3 种。（1）电源故障产生机理：当电源系统提供的工作电压低于规定值，就会造成一些电控模块出现短暂的停止工作现象，从而使整车多路信息传输系统出现短暂的无法通信现象。（2）链路故障产生机理：通信线路的短路、断路以及线路物理性质变化引起的通信信号衰减或失真，都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误动作，使多路信息传输系统无法工作。（3）节点故障形成机理：节点是整车多路信息传输系统中的电控模块，因此节点故障就是电控模块的故障，其软件故障一般为传输协议或软件程序有缺陷或冲突，从而使车辆多路信息传输系统通信出现混乱或无法工作；其硬件故障一般为通信芯片或集成电路故障，会造成车辆多路信息传输系统无法正常工作。2.2确定故障源某型电动装载机整车上配备两路 CAN，波特率分别为 250 kbps 和 500 kbps，CAN2 回路上是传动控制类数据，其他数据及主要运行数据都集中在 CAN1 通道（250kbps）上，本文所述故障现象只出现在 CAN1 通道上，因1262 0 2 3 4第卷总第期5459第期44图 3改进前覆铜点图 4改进后覆铜点此故障源只会存在于与 CAN1 关联的设备上。为找出整机控制模块中 CAN 通信网络的干扰源，使用排除法，即分别切断多合一控制器、行驶电机控制器、电池包 BMS 等涉及到 CAN 通信的模块，依次利用示波器对 CAN 网络的通信情况进行检测排查对比。最终发现，当断开空调通信线，再次测量整机 CAN 网络上信号波形时，波形缺失故障以及波形毛刺干扰故障均得到改善，由此确定故障来源于电动空调。再进一步比对，图 1 所示的波形缺失故障主要来源于空调控制面板，其线路板通信模块上共模信号偏差引起信号衰减；图 2 所示的波形毛刺干扰故障主要来源于空调压缩机，其高压侧高电平电荷有渗入低压回路中的现象，引起了串扰故障。3改进措施为解决电动空调对 CAN 通信网络造成的干扰，采取以下措施。3.1优化空调的 C A N 线路布局，减短信号线长度空调通信网络的线路布局应尽可能接近线性结构以避免电缆辐射，且为了将驻波减到最少，减短了空调信号线连接至主线缆的长度，由改善前的 1 663 mm 减短至694 mm，降低了空调信号对整车 CAN 通信网络的干扰。3.2优化 P C B 覆铜，增加覆铜地过孔以增强电流回流增加空调控制面板的 PCB 板覆铜点，能很好地减少地线阻抗，提高抗干扰能力，降低压降，提高电源效率，同时与地线相连可减小环路面积。覆铜地电流回流增强，相对应的信号线的回流面积减少，可有效减小信号对外部的电磁干扰。改进前后覆铜点分别如图 3、图 4 所示。3.3优化元器件摆放，电容靠近芯片放置，增强滤波效果电容可有效减少芯片工作时的噪声，应尽可能靠近芯片引脚摆放，如果摆放较远，很有可能导致电容滤除噪声后在这个段路径上又串扰进新的噪声，那么这个电容的作用就大大减弱了。改进前后电容放置分别如图 5、图6 所示。3.4增加电源滤波电容，减小电源纹波，提高电源质量增加电源滤波电容，减小电源纹波，提高电源质量。改进前后电源布置分别如图 7、图 8 所示。图 5改进前电容放置127使用 维修Operation and Maintenance2 0 2 3 4图 6改进后电容放置图 7改进前电源布置图 8改进后电源布置3.5改变空调与整车 C A N 通信方式更改后空调的工作由空调面板单独控制，仅保留空调面板与整车的通信，减少压缩机对整车 CAN 网络的干扰。改进前后空调连接方式分别如图 9、图 10 所示。3.6空调压缩机独立接地良好的接地能有效解决通信干扰问题，避免压缩机在工作时产生的高压电源高频波对 CAN 总线网络造成影响。通过压缩机单独就近搭铁于车架，与蓄电池构成良好回路，在工作时信号接收与发送均会比较稳定。空调压缩机增加单独接地线如图 11 所示。3.7空调控制软件优化（1）调整 MCU CAN 总线 BUSOFF 复位时间，由立即复位改为 BUSOFF 时每 3 s 尝试复位一次。（2）发送前检测上一帧信息是否发送完成，发送完成后再发送当前帧。图 9改进前空调连接方式图 10改进后空调连接方式1282 0 2 3 4第卷总第期5459第期44图 12改善后的整车 CAN 网络波形图 11压缩机单独增加接地线（3）取消自动重发，本帧发送失败时即认为发送失败不再自动尝试再次发送。4方案验证及总结通过上述改进措施的有效实施，并经过多轮验证与测试，整车 CAN 总线上信号紊乱及毛刺现象均得到改善，改善后的整车 CAN 网络波形见图 12。本文通过对某型电动装载机通信网络进行故障排查，找出了故障点（干扰源），有效解决了通信干扰故障问题，总结出以下经验：（1）空调系统最好能独立工作，不应与整车 CAN 进行混搭，不应借用整车 CAN 进行压缩机与空调面板的通信，确需通信的，可以使用单独的 CAN 回路。空调与整机的信息连接仅通过面板来传递即可。（2）空调系统应优选硬线方式与 VCU 关联，避免给CAN 总线增加负担或干扰。（3）空调压缩机、PTC 等零部件要做好独立接地工作，避免来自地线的信号串扰。其他涉及通信模块的零件亦应按此规则来增强接地的技术保障。（4）空调上下电要科学合理，需要同上游配电装置（多合一）进行匹配测试，调整好时序，避免因工作不同步或引起过载而导致继电器黏连等问题的出现。参考文献1 王学士.基于 CAN 总线的汽车车身电器控制系统的研究J.中国新技术新产品，2012，12（7）：154-155.2 刘遵勇，党瑞宁.车辆道路试验数据实时采集系统研究J.汽车实用技术，2014（10）：52-54.3 蔡月明，刘浩.基 CAN 总线的工业控制系统J.中国仪器仪表，2001（5）：130-135.4 董珂，李克强，冯能莲，等.CAN 总线技术及其在混合动力电动车上的应用J.清华大学学报：自然科学版，2003（8）：100-102.5 张喆.CAN 总线 MAC 层协议分析J.青岛建筑工程学院学报，2003（3）：141-143.通信地址：上海市松江区民益路 26 号龙工装载机技术研究院（201612）（收稿日期：2023-01-05）129英文摘要ABSTRACTS IN ENGLISHVol.54Serial No.594No.4Publishing on Apr.10,2023with the unfavorable geology during the actual construction wereanalyzed,which provides a reference for similar unfavora-ble geological projects.Keywords:Fault fracture zone;Tunnel boring machine;Construction technologyResearch on Control of Excavation Parameters of Earth Pressure Shield in Tianjin Metro SectionBased on the first phase project of Tian-jin Metro Line 11,the control of excava-tion parameters such as soil chamber pressure,slag discharge volume and excavation speed of shield launching and standard section is discussed.The exca-vation parameters of the entireexcavation section are analyzed.The results show that the total thrust force ranges from 7 800 to 31 000 kN,the cutter head torque ranges from 600 to 3 150 kNm,the thrust speed ranges from 35 to 55 mm/min,the water injection volume is 0.5 to 1.2 m3,and the parameters are stable within a reasonable range,which verifies the reasonableness of the control of the excavation parameters.Keywords:Earth pressure shield;Exca-vation parameters;Clay strataResearch on Construction Technology and Control Strategy of Shield in Upper Soft and Lower Hard Composite StrataFor the key difficulties of shield con-struction in the upper soft and lower hard strata,the shield tunnel project of a section of the Heyan Road Crossing Pas-sage is studied.Firstly,the stratigraphic dis